正值汛期,在“質量提升年”行動指引下的雷達氣象業務,頻頻取得關鍵進展:6月初,我國首部S波段相控陣雙偏振雷達——福州(閩侯)雷達進入關鍵技術調試階段;6月11日,新一代天氣雷達業務軟件(ROSE2.0)正式業務運行,支持所有國產雷達型號,且核心技術自主可控;7月1日,雷達拼圖系統V3.0投入業務試運行,實現拼圖統一并新增流域拼圖,更新頻次由10分鐘縮短到6分鐘;下一代技術體制天氣雷達正在自主研發中,有望達到國際先進水平。此外,從7月6日起,中國氣象局聚焦龍卷、雷暴大風、冰雹、短時強降水四類強對流天氣,開展為期3年的天氣雷達觀測試驗。
邊深化體制機制改革,邊推進雷達應用,邊結合實際改進提升能力,及時在汛期發揮效益……自2021年12月《雷達氣象業務改革發展工作方案》(以下簡稱《方案》)印發以來,中國氣象局黨組堅持“人民至上、生命至上”理念,對標“監測精密、預報精準、服務精細”要求,依托中國氣象局雷達氣象中心全面推進雷達氣象業務改革發展,大力發展雷達裝備技術,提升雷達氣象業務運行及保障能力,完善氣象雷達資料應用能力,提升強對流天氣實況臨近監測預警能力,強化雷達氣象業務科技和人才支撐,各項工作全面有序展開。
強裝備——瞄準國際先進水平 核心技術自主可控
圍繞《方案》要求和雷達應用效益提升需求,半年多來,全國氣象部門堅持“一盤棋”思維,在重點區域和雷達監測盲區增補天氣雷達,加強地基遙感垂直廓線觀測;加強高分辨率雷達資料應用。雷達建設與研發,逐漸走上標準化發展的軌道。
此前,雷達研發以廠家為主導,雷達裝備型號繁多,導致在質量控制、業務應用等方面準備工作明顯不足。緊盯這一短板,中國氣象局組織相關業務單位、?。ㄗ灾螀^、直轄市)氣象局,與高校、科研院所、生產企業通力合作,按照“應用一代、預研一代”的思路,逐步建立“制定計劃、組織研發、試驗完善、標準制定、裝備許可”的氣象雷達裝備研發新模式。
瞄準國際雷達技術先進水平和高時空分辨率目標,雷達氣象中心組織專家團隊集智攻關,開展標準X波段全固態雙偏振天氣雷達、標準L波段風廓線雷達、標準多普勒測風激光雷達研發工作。同步啟動相控陣天氣雷達,微波、激光等新型氣象雷達預研工作,以高精度監測水汽、監測氣溶膠全生命周期、連續監測成云致雨過程,進一步監測大氣云微物理參數。
在軟件研發方面,作為落實中國氣象局“質量提升年”行動的具體舉措,ROSE2.0應用于全國組網的236部新一代天氣雷達站,實現了對雷暴大風、龍卷、冰雹、短時強降水等強對流天氣的自動報警,在今年汛期華東、華南多次強對流天氣過程中大顯身手,為預報員估算降水量、識別降水區域范圍等提供重要支撐。
雷達裝備質量和數據質量的提升,為優化短時臨近預報提供了底氣?;诶走_觀測數據,中國氣象局短臨預報業務系統算法流程全面升級,具備2分鐘內制作全國雷達組網拼圖的能力,在國家和省級層面實現全區域快速監測預警,并開發出強對流實況監測、龍卷潛勢自動報警等功能。
重應用——緊跟需求深耕新技術 以新算法提升能力
4月11日傍晚至12日凌晨,四川多地出現區域性雷暴大風,并伴有局地短時強降水和冰雹。通過雷達組網拼圖,預報員辨別出多地遭遇颮線,且有多個超級單體發展,回波強度強、回波頂高度高、風暴頂輻散等特征清晰可見。當日21時53分,雷達識別出明顯冰雹區,為預報員及時發布強對流天氣預警提供數據支撐。
長江流域雷達拼圖(2022年7月5日8時24分) 圖片來源:中國氣象局雷達氣象中心
邊改革體制機制、邊發揮應用效益,是提升雷達應用能力的基本理念。全國氣象部門齊心協力,加強雷達資料同化應用,完善雷達探測、數據質控、資料傳輸、同化應用全鏈條業務流程,一系列改革全面鋪開并取得初步成效。今年入汛以來,新一代天氣雷達在冰雹、短時強降水和雷雨大風等強對流監測、識別應用中效益顯著。
6月12日16時,雷達回波顯示,線狀對流系統“主力”從北京市西北向東南方向發展,并在密云、懷柔等地形成快速發展的強回波。隨后,該超級單體持續發展,形成清晰的中氣旋和深厚而接地的強回波核心……這些危險信號表明,直徑較大的冰雹災害已經形成。中國氣象局氣象探測中心技術人員結合這一“危險信號”,與前方預報人員及時互動,為冰雹等強對流預報預警提供有效支撐。
隨著雷達監測網絡越織越密,如何更好地利用海量觀測數據成為重要課題。今年以來,雷達氣象中心梳理了雷達數據質量控制和產品算法清單,組織專家團隊開發定量降水估測算法、回波智能外推算法、粒子相態識別算法等,加強了雷達數據和產品的應用。
在雷達組網拼圖產品的基礎上,專家團隊研發了強對流追蹤識別產品,可定量化分析災害性天氣影響區域和過程特征;與中國氣象科學研究院、南京信息工程大學等合作,研發強對流天氣外推預警產品,初步實現冰雹、雷暴大風、短時強降水鄉鎮/街道級災害落區預警的外推;針對現有龍卷風識別算法的不足,制定3套獨立的技術路線開展新算法研究,解決復雜條件下的龍卷風識別問題。
這些新技術成果,已應用于業務。今年第3號臺風“暹芭”在廣東引發了多個龍卷,臺風螺旋雨帶中隱藏的微型超級單體信號,沒有逃過雷達的“火眼金睛”,氣象探測專家根據雷達超級單體信號的發展變化,捕捉到了龍卷的蛛絲馬跡。
隨著雷達氣象業務改革的推進,新一代天氣雷達的應用領域不斷拓展,空中生態監測就是重要突破。氣象探測專家團隊利用本該被過濾的天氣“雜波”,通過改進和研發算法,將“雜波”變成監測空中遷飛生物的運動“軌跡”。6月中旬,中國氣象局與農業農村部、國家林業和草原局達成合作共識,將利用我國組網天氣雷達對農業、林業有害生物遷飛進行監測和識別,服務國家糧食安全和生態文明建設。
如今,雷達氣象業務改革已全面鋪開,技術體制改革、創新技術應用、專業人才培養進入快車道。氣象部門將繼續發揮雷達的“國之重器”和“重要支柱”作用,為筑牢氣象防災減災第一道防線和保障生命安全、生產發展、生活富裕、生態良好提供更有力支撐。
(作者:簡菊芳?責任編輯:張林)